ES2274008T3 - Dispositivo amortiguador para una bomba de piston. - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo amortiguador para una bomba de pistón que comprende un tubo vertical (1) parcialmente lleno de aire, colocado en la entrada (2) de la bomba de pistón, y un tubo vertical (3) parcialmente lleno de aire, colocado en la salida (4) de la bomba de pistón, estando ambos tubos verticales (1, 3) mutuamente interconectados por medio de una válvula (6) de corte, caracterizado porque cada uno de los tubos verticales (1, 3) está conectado a una válvula (7, 8) de tiro, estando a su vez dichas válvulas (7, 8) de tiro conectadas a una fuente de suministro de aire.
Description
Dispositivo amortiguador para una bomba
de
pistón.
pistón.
La presente invención está relacionada con un
dispositivo amortiguador para una bomba de pistón que comprende un
tubo vertical, parcialmente lleno de aire, colocado sobre la entrada
de la bomba de pistón, y un tubo vertical, parcialmente lleno de
aire, colocado en la salida de la bomba de pistón, estando ambos
tubos verticales mutuamente interconectados por medio de una
válvula de corte.
Una bomba de pistón es una bomba de alta presión
de la variedad de desplazamiento positivo, que consiste
sustancialmente en un potente motor eléctrico, un mecanismo de
transmisión y un mecanismo de cigüeñal, así como un conjunto de
bomba con un bloque de bomba, unas válvulas y varios émbolos o
pistones. El movimiento giratorio del motor eléctrico es convertido
por medio del mecanismo de transmisión en el movimiento alternativo
de los pistones.
Un campo común de aplicación práctica de una
bomba de alta presión del tipo de pistón es en un homogeneizador.
En aquellos casos en los que la bomba de alta presión es empleada
como un homogeneizador, el bloque de la bomba se complementa con
uno o más aparatos de homogeneización o aparatos de
contra-presión, en los cuales tiene lugar el propio proceso de homogeneización.
contra-presión, en los cuales tiene lugar el propio proceso de homogeneización.
La homogeneización es un proceso industrial
empleado a menudo, sobre todo dentro de la industria láctea, donde
la homogeneización se emplea para desdoblamiento de glóbulos de
grasa en la lecha e impedir que cuaje la nata. Hoy en día se
homogeniza casi toda la leche de consumo. Esta aplicación dentro de
la industria alimentaria conlleva que se requiera una demanda
extremadamente rigurosa de la higiene, no solamente en los
homogenizadores, sino también en todos los equipos auxiliares.
El movimiento de la bomba de pistón implica que,
en el lado de aspiración de la bomba, ha de acelerarse una columna
líquida del producto, tal como la leche, con cada embolada del
pistón. Esto conlleva que el flujo de producto sea de carácter
altamente pulsante y, con el fin de evitar el riesgo de que esto
dañe la bomba y los equipos auxiliares, es necesario proveer al
pistón de amortiguadores.
En su forma más simple, un amortiguador consiste
en un tubo vertical parcialmente lleno de aire, en conexión directa
con la bomba del pistón. Muchos homogenizadores disponibles en el
mercado poseen de manera estándar tales amortiguadores, tanto en el
lado de aspiración como en el lado de presión de la bomba.
En la mayoría de las aplicaciones prácticas, el
tipo de amortiguador descrito anteriormente es eficaz desde el
punto de vista de la amortiguación, pero normalmente no puede
limpiarse en el sistema CIP (limpieza in situ) de la planta
de productos lácteos. La sección del tubo vertical debe ser
desmontada y lavada manualmente. Ese amortiguador tampoco es
adecuado para aplicaciones asépticas, ya que el tubo vertical es
difícil de esterilizar en conexión con la esterilización del resto
de equipos.
Gradualmente, cuando tal amortiguador está en
funcionamiento, el aire atrapado en el tubo vertical será
"consumido", a su debido tiempo, por el flujo del producto. No
ha sido posible hasta ahora rellenar el aire cuando la planta está
en funcionamiento sino que, en lugar de eso, ha sido necesario
detener la producción, lo que ha conllevado tanto pérdidas de
tiempo como pérdidas de producto.
Los requisitos de mayores capacidades de salida
y de mayores tiempos de funcionamiento, por ejemplo, dentro de la
industria alimentaria, así como la utilización de mayor presión
sobre el lado de presión de la bomba, conllevan que los
amortiguadores antes descritos alcancen un tiempo de funcionamiento
operativo demasiado corto. El aire en los tubos verticales se
consume rápidamente y se hacen necesarias detenciones en la
producción.
También hay en el mercado varios otros tipos de
amortiguadores. Los amortiguadores de membrana presentan un espacio
lleno de gas separado del producto, a través de una membrana
intermedia. Estos amortiguadores son de funcionamiento costoso, ya
que la membrana necesita ser sustituida frecuentemente. También hay
amortiguadores especializados que pueden cerrarse y vaciarse de
producto, por lo que el aire puede ser rellenado nuevamente. Sin
embargo, esto conlleva unas pérdidas de producto no
despreciables.
Los amortiguadores especiales para la entrada,
provistos de una cámara exterior de vapor, implican muchas piezas
que son difíciles de limpiar y que pueden originar problemas con
respecto a la esterilización en plantas asépticas. Otro tipo de
amortiguador es el de tipo resonador, que sufre el inconveniente de
ser difícil de limpiar y por ello no es adecuado para aplicaciones
alimentarias. Los amortiguadores conocidos están descritos, por
ejemplo, en los documentos US-6.089.837 y
US-5.797.430.
Un objeto de la presente invención es realizar
un amortiguador que pueda ser empleado tanto en la entrada como en
la salida de una bomba de pistón o de un homogenizador. El
amortiguador puede ser adaptado también a las altas presiones que
pueden predominar.
Un objeto adicional de la presente invención es
realizar un amortiguador que sea totalmente lavable utilizando el
sistema de lavado que se emplea para el resto de los equipos, por
ejemplo en una planta de productos lácteos.
Aún otro objeto adicional de la presente
invención es que los amortiguadores puedan ser alimentados con aire
fresco durante el funcionamiento, lo cual contribuye a pocas
detenciones de producción y unas pérdidas de producto reducidas
ocasionadas por los amortiguadores.
Un objeto más de la presente invención es que el
amortiguador, de una manera sencilla, pueda ser adaptado a
aplicaciones asépticas.
Estos y otros objeto han sido alcanzados de
acuerdo con la presente invención, en cuanto que al amortiguador
del tipo descrito a modo de introducción se le ha dado el aspecto
caracterizador de que hay conectada una válvula de tiro conectada a
cada tubo vertical, estando conectadas a su vez las válvulas de tiro
a una fuente de suministro de aire.
A los modos de realización preferidos de la
presente invención se les han dado los aspectos caracterizadores que
se establecen en las reivindicaciones dependientes anexas.
A continuación se describirá con más detalle un
modo de realización preferido de la presente invención, con
referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:
La figura 1 es una ilustración esquemática de un
amortiguador de acuerdo con la presente invención; y
la figura 2 es un alzado lateral, en sección
parcial, de una válvula de tiro de acuerdo con la presente
invención.
Los dibujos que se acompañan muestran solamente
aquellos detalles y piezas esenciales para la comprensión de la
presente invención, y se han omitido tanto la bomba de
pistón/homogenizador como otros equipos incluidos en la planta.
La figura 1 es una ilustración esquemática de un
dispositivo amortiguador para una bomba de pistón o un homogenizador
(la bomba de pistón o el homogenizador no están ilustrados en los
dibujos), de acuerdo con la presente invención. El dispositivo
amortiguador incluye un tubo vertical 1 parcialmente lleno de aire,
que está colocado en un tubo 2 que constituye la entrada de la
bomba de pistón. El dispositivo amortiguador incluye también un tubo
vertical 3 parcialmente lleno de aire, que está colocado sobre un
tubo 4 que constituye la salida de la bomba de pistón. Normalmente,
el dispositivo amortiguador está integrado en el homogenizador o
bomba de pistón.
Los dos tubos verticales 1 y 3 están
interconectados entre sí por medio de un tubo 5, sobre el cual se
dispone una válvula 6 de corte. La válvula 6 de corte está montada
de manera que puede servir en parte como una válvula de seguridad,
y en parte como una válvula que puede abrir una comunicación entre
los dos tubos verticales 1, 3. Si tuviera lugar una detención en el
tubo 4 de salida de la bomba de pistón, la válvula 6 de corte se
abre y, en este estado, constituye una válvula de seguridad.
La válvula 6 de corte se abre también durante el
lavado y la esterilización. Por ejemplo, la bomba de pistón o el
homogeneizador pueden estar incluidos en la planta de productos
lácteos, y pueden estar conectados entonces al sistema de lavado de
la planta, un sistema denominado CIP (limpieza in situ). Esto
implica que se lavan ambos tubos verticales 1 y 3, el tubo 2 de
entrada de la bomba, el tubo 4 de salida, así como el tubo 5 entre
los dos tubos verticales 1 y 3, con la válvula 6 de corte. Si la
planta es una planta aséptica, los componentes incluidos en la
planta son esterilizados antes de la producción. La esterilización
se efectúa utilizando agua caliente y de la misma manera que el
lavado CIP.
También está conectada una válvula 7, 8 de tiro,
respectivamente, a cada tubo vertical 1, 3. Las válvulas 7, 8 de
tiro pueden ser colocadas, como en la figura 1, relativamente
profundas en el tubo vertical 1, 3, o alternativamente, pueden ser
colocadas a más altura en el tubo vertical 1, 3. Las válvulas 7 y 8
de tiro pueden estar diseñadas en la manera que es evidente en la
figura 2.
La válvula 7, 8 de tiro (figura 2), tiene una
entrada 9 para el aire o el vapor y una salida 10 conectada a uno
de los tubos verticales 1, 3. La válvula 7, 8 de tiro está conectada
herméticamente a un tubo vertical 1, 3. La válvula 7, 8 de tiro
está conectada también a algún tipo de válvula 12, 13 de
desbordamiento, a través de una salida 11. Entre cada válvula 7, 8
de tiro y la válvula 12, 13 de desbordamiento, está dispuesta una
válvula 14, 15 de corte. Las válvulas 14, 15 de corte se emplean
para cerrar la salida, cuando se alimenta con aire cada respectivo
tubo vertical 1, 3, a través de la válvula 7, 8 de tiro. En aquellos
casos en que se emplea el dispositivo amortiguador para baja
presión y en una planta no aséptica, las válvulas 12, 13 de
desbordamiento pueden ser sustituidas por alguna forma de válvula de
mariposa o arandela estranguladora.
La entrada de las válvulas 7,8 de tiro está
conectada a alguna forma de fuente conjunta de aire comprimido (no
ilustrada). En cada conducto de entrada, debería disponerse
adecuadamente una válvula 16, 17 de corte, de manera que solamente
una válvula 7, 8 de tiro pueda ser alimentada con aire al mismo
tiempo. El aire en la fuente de aire comprimido debe ser puro y
cumplir los requisitos alimentarios. La presión de aire disponible
desde la fuente de aire comprimido debe ser, aproximadamente, 1 bar
más alta que la presión de producto más alta en la planta en la que
se emplea el dispositivo amortiguador.
En aquellos casos en los que se emplea el
dispositivo amortiguador para alta presión, se requiere un propulsor
18 que comprima el aire entrante y asegure que la presión de aire
en las válvulas 7, 8 de tiro sea lo suficientemente alta. El
propulsor 18 tiene un conducto 19 de admisión de aire para controlar
el aire y un conducto 20 de admisión de aire para el suministro de
aire. En el conducto 21 que está fuera del propulsor 18, se dispone
adecuadamente un presostato 22 y, en aquellos casos en los que se
emplea un dispositivo amortiguador en una planta aséptica, hay
también una válvula de retención o válvula sin retorno 23 y una
válvula 24 de corte.
En aquellos casos en que el dispositivo
amortiguador está destinado a una aplicación aséptica, se suministra
vapor a las válvulas 7, 8 de tiro. El aire entrante en el
dispositivo debe mantener una presión de aproximadamente 1,5 bares,
con el fin de asegurar unas condiciones asépticas. El conducto 25 de
vapor debe estar provisto adecuadamente de un presostato 26, una
válvula 27 de retención o sin retorno y una válvula 28 de corte. La
válvula 27 sin retorno es para impedir que el aire entre en el
conducto 26 de vapor, de la misma manera que la válvula 23 sin
retorno sobre el conducto 21 de aire es para impedir que el vapor
entre en el conducto 21 de aire. Para una planta aséptica, se
requiere también un filtro estéril 29, por ejemplo un filtro de
membrana, a través del cual pasa el aire en su camino hacia las
válvulas 7, 8 de tiro. El filtro estéril 29 se mantiene aséptico
por el suministro de vapor.
El suministro de aire tiene lugar también a
intervalos específicos, cuya duración puede variar y depender del
proceso para el cual se emplea el amortiguador. Alternativamente,
puede emplearse alguna forma de sensor para indicar el nivel de
aire atrapado en el tubo vertical 1, 3. Empleando una de las
válvulas 16, 17 de corte, de manera alternativa, solamente se
alimenta con aire un tubo vertical 1, 3 al mismo tiempo. El aire
entra en la válvula 7, 8 de tiro a través de la entrada 9, y la
válvula 7, 8 se abre hacia el tubo vertical 1, 3 porque el cono 30
de la válvula abre la salida 10. Como resultado del diseño del cono
30 de la válvula, solamente se abre un estrecho hueco en el tubo
vertical 1, 3.
En el caso de que se emplee el dispositivo
amortiguador para alta presión, la válvula 14, 15 de corte debe
estar cerrada para la salida 11 y para la válvula 7, 8 de tiro que
está en el proceso de rellenado. En una planta aséptica, la válvula
28 de suministro de vapor está cerrada.
Con el fin de asegurar las condiciones asépticas
cuando se emplea el dispositivo amortiguador en una planta estéril,
siempre debe suministrarse vapor a las válvulas 7, 8 de tiro cuando
éstas no están siendo utilizadas para rellenar de aire los tubos
verticales 1, 3. Cuando se ha completado el llenado de aire, se
cierra la válvula 24 para el aire y se abre la válvula 28. Ambas
válvulas 16, 17 de los conductos de entrada a las válvulas 7, 8 de
tiro y las válvulas 14, 15 de los conductos de salida deben estar
abiertas. El cono 30 de la válvula 7,8 de tiro cierra la salida
10.
El vapor que entra en las válvulas 7, 8 de tiro
entra a través de la entrada 9 y pasa a través del hueco 31 de
separación del vapor con el fin de salir después desde la válvula 7,
8 de tiro a través de la salida 11. La válvula 7, 8 de tiro también
puede ser purgada del vapor que se condensa en la válvula 7, 8 a
través de la separación 32.
La válvula 12, 13 de desbordamiento puede
consistir en una válvula de contrapresión o, alternativamente, en
una trampa termodinámica de vapor. Manteniendo cierto exceso de
presión del vapor, se creará un obstáculo eficaz para asegurar las
condiciones asépticas en la válvula 7, 8 de tiro. La válvula 12, 13
de desbordamiento sirve también como indicador de fugas en el caso
de que tuviera lugar una fuga en la conexión hermética 10 con el
tubo vertical 1, 3. Los conductos en las válvulas 7, 8 de tiro y el
filtro estéril 29, son estériles como resultado del suministro de
vapor, y el aire que alimenta los tubos verticales 1, 3 en cada
operación de rellenado será
estéril.
estéril.
Como habrá sido evidente a partir de la
descripción anterior, la presente invención realiza un dispositivo
amortiguador para una bomba de pistón o un homogenizador, que puede
ser empleado tanto en la entrada como en la salida de la bomba de
pistón, en cuanto que el dispositivo amortiguador está adaptado para
las elevadas presiones que pueden tener lugar en la salida. Además,
el dispositivo amortiguador esté diseñado de manera que los tubos
verticales pueden ser rellenados de aire durante el funcionamiento,
lo cual minimiza las detenciones de la producción y con ello reduce
cualquier posible pérdida de producto originada por los
amortiguadores. El dispositivo amortiguador está bien diseñado para
aplicaciones higiénicas y puede ser adaptado fácilmente a plantas
asépticas.
Claims (5)
1. Un dispositivo amortiguador para una bomba de
pistón que comprende un tubo vertical (1) parcialmente lleno de
aire, colocado en la entrada (2) de la bomba de pistón, y un tubo
vertical (3) parcialmente lleno de aire, colocado en la salida (4)
de la bomba de pistón, estando ambos tubos verticales (1, 3)
mutuamente interconectados por medio de una válvula (6) de corte,
caracterizado porque cada uno de los tubos verticales (1, 3)
está conectado a una válvula (7, 8) de tiro, estando a su vez
dichas válvulas (7, 8) de tiro conectadas a una fuente de suministro
de aire.
2. El dispositivo amortiguador como se
reivindica en la reivindicación 1, caracterizado porque la
válvula (7, 8) de tiro tiene una salida (10) herméticamente
conectada a un tubo vertical (1, 3) y una salida (11) conectada a
una válvula (12, 13) de desbordamiento.
3. El dispositivo amortiguador como se
reivindica en la reivindicación 2, caracterizado porque el
dispositivo amortiguador está adaptado para un funcionamiento
aséptico porque las válvulas (7, 8) de tiro y un filtro estéril
(29) están conectados a un suministro de vapor.
4. El dispositivo amortiguador como se
reivindica en la reivindicación 3, caracterizado porque el
suministro de aire está conectado a un filtro estéril (29).
5. El dispositivo amortiguador como se
reivindica en la reivindicación 2, caracterizado porque el
dispositivo amortiguador está adaptado para una presión elevada, en
cuanto que hay colocado un propulsor (18) en el conducto (21) de
aire.
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